水平承载力与位移,群桩基础盘算.pdfVIP

8.5桩的水平承载力与位移

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土木工程中的桩基大多以承受竖向荷载为主，但在风荷

载、地震荷载、机械振动荷载或土压力、水压力等作用下，也

将承受一定的水平荷载，尤其是桥梁工程中的桩基，除了满足

桩基的竖向承载力要求外，还必须对桩基的水平承载力进行验

算。

桩的水平承载力是指与桩轴方向垂直的承载力。作用在

桩基上的水平荷载有长期作用的水平荷载和反复作用的水平荷

载〔如风荷载〕。以承受水平荷载为主的桩基，可考虑采用斜

桩。即使采用斜桩更有利，但常受施工条件的限制而难以实现，

不得不采用竖直桩。

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一般工业与民用建筑中的根

底，常以承受竖向荷载为主，但在桩基上

作用有较大水平荷载时还必须对桩的水平

承载力进行验算。

一般来说当水平荷载和竖向荷

载合力与竖直线的夹角不超过5度时，竖直

桩的水平承载力不难满足设计要求，更应

采用竖直桩。因此下面的讨论仅限于竖直

桩的水平承载力。

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１.单桩的水平承载力

桩的水平荷载作用的特征

桩在水平荷载作用下，桩身产生挠曲变形，变形的形式

与桩和地基的刚度有关。桩身变形挤压侧土体，而土体对桩

侧产生水平抗力，其大小和分布与桩的变形、地基条件和桩

的入土深度有关。

桩在破坏之前，桩身与地基的变形是协调的，相应地桩身

产生了内力。随着桩身变形和内力的增大，对于低配筋率的

灌注桩来说常是桩身首先出现裂缝，然后断裂破坏；

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对于抗弯性能好的钢筋混凝土预制桩，桩身虽然

未断裂，但桩侧土体已明显开裂和隆起，桩的水平位

移一般已超过建筑物的允许值，也应认为已破坏。

影响桩水平承载力的因素

影响桩水平承载力的因素较多，主要有以下几种：

①桩的截面尺寸和材料强度

桩的截面尺寸越大，材料强度越高，桩的抗弯刚度越大；

反之，桩的抗弯刚度就小。对于抗弯刚度较大的桩，在水平位

移较大时仍不折断，但已超过建筑物的允许位移值。所以，桩

的水平承载力常常不是由桩的强度确定，而是由桩的允许水平

位移值控制。

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②地基土的强度

地基土的强度越高，抵抗水平位移的能力就越大，桩的

水平承载力也就越大。所以，地基强度高的比地基强度低的桩

的水平承载力大。

③桩头嵌固条件

桩头嵌固于承台中的桩，其抗弯刚度大于桩头自由的桩。

所以，桩头嵌固提高了桩抵抗横向弯曲的能力，使桩的水平承

载力增大。

④桩的入土深度

桩随着入土浓度增加，水平承载力就逐渐提高，当到达

某一深度后，继续增参加土深度，承载力将不起变化，桩抵抗

水平荷载作用所需的入土深度，称为有效长度。

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在水平荷载作用下，有效长度以下局部，桩没有显著的水

平变位。桩的入土深度小于有效长度时，那么不能充分发挥地

基的水平抗力，荷载到达一定值后，桩就会倾倒而被拔出；而

当桩的入土深度大于有效长度时，桩嵌固在土中某一深度处，

地基的水平抗力得不到充分发挥，桩不致倾倒或被拔出，而是

产生弯曲变形。

⑤桩的间距

当桩距较小〔小于3d〕时，桩前区土中应力将发生重迭,

地基变形大，桩的水平承载力下降；当桩距较大时，应力重

迭的影响小。但桩距大，承台尺寸也随之增大，因此，设计

必须进行经济比较，全面加以考虑。

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确定水平承载力的方法

单桩的水平承载力与竖向承载力一样，不仅取决于地基土

的阻力而且也决定于桩身材料强度。设计时，仍然是先根据地

基土的阻力确定单桩的水平承载力，再据此承载力考虑一定的

平安度，按桩身材料验算并选定其材料强度。

根据地基土对桩的侧向